Un barján en el desierto

Otra de esas increíbles fotografías a las que Yann Arthus-Bertrand nos tiene acostumbrados. Un barján (barchan) cortando una carretera, en las cercanías del oasis de Kharga, el más meridional de Egipto, a unos 300 km al NO de la presa de Asuán.

Como siempre, si pulsas en la foto la verás mucho mejor (por lo menos, más grande), tanto que incluso podrás ver cómo varía localmente la pendiente del talud al pasar por la zona asfaltada, debido al cambio de rozamiento en la base, que no permite mantener la inclinación del talud.

Lo mejor es verlo a la vez en Google Maps y comprobar cómo toda la carretera está cortada una y otra vez por dunas como la de la imagen (sobre todo si desplazas el mapa hacia la derecha).

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Pilotes Franki al desnudo

La publicidad vende el producto «por los ojos». Los publicistas saben perfectamente que, por muchos datos técnicos que pongan, lo primero que hará el cliente será mirar las fotos y, francamente, no se ven por ahí muchas fotos de pilotes Franki…

Haz la prueba. Un coche pequeño y económico saldrá rodeado de coches mucho más grandes y contaminantes (a ser posible, inmovilizados en un atasco); un coche deportivo circulará en solitario por una carretera de montaña llena de curvas; y una moto de gran cilindrada… es muy probable que salga con una chica ligera de ropa, también con muchas curvas, en una postura próxima al esguince cervical.

En los catálogos de soluciones geotécnicas también hay fotos, pero como las obras no son algo muy atractivo (y mucho menos durante la ejecución), en lugar de poner a gente llena de barro hasta las orejas, colocan esquemas y dibujos de colores.

El problema es que un esquema puede ser muy claro, pero también irreal. Por ejemplo, en el caso de los catálogos de pilotes… ¿hasta qué punto es cierto eso de que los pilotes Franki tienen la punta ensanchada?

Vayamos por partes, ¿qué es un pilote Franki?

En principio, un pilote Franki es, simplemente, una versión mejorada de los pilotes hincados Simplex, patentada en 1909, en Bélgica, por Edgar Frankignoul (como ingeniero) y Edmond Baar (como socio capitalista). Lo que ocurre es que la idea funcionó bien y estos pilotes pronto se hicieron muy populares (con gran asombro de sus vecinos, para los que «idea belga» es algo así como un oxímoron, a juzgar por la cantidad de chistes de belgas que hay).

¿En qué consiste el pilote Franki?

Pues el esquema de ejecución es bastante simple, consta de una entubación metálica con un tapón de hormigón en la punta. El conjunto entubación + tapón se va hincando «a golpes» mediante una maza hasta llegar a la profundidad deseada, una vez allí, se sujeta la entubación y se expulsa hacia abajo (también a golpes) el tapón de la punta, creando así un bulbo o «punta ensanchada» a base de compactar el terreno, lo que hace que este pilote sea también muy eficiente trabajando a tracción.

Este es el típico esquema de un pilote Franki:

pilote Franki, geotecnia, mecánica de suelos, soil mechanics

Vale, pero… ¿de verdad es así?

Pues, lógicamente, depende del terreno, pero viendo las siguientes fotografías, tomadas en el Technology Park de Zwijnaarde, en Bélgica, parece que si, que en realidad, sí existe una «punta ensanchada»:

(como otras veces, si pulsas en las fotos las verás mucho mejor)

En cuanto a datos técnicos, aunque estos pilotes pueden llegar hasta profundidades de 30 metros, su longitud óptima de trabajo se sitúa por debajo de los 20 metros, en los que pueden soportar cargas de trabajo de hasta 200 toneladas con diámetros de 0,70 metros.

Evidentemente, el sistema ha sufrido modificaciones durante estos 100 años transcurridos, pero en esencia sigue siendo el mismo. En este folleto [pdf] de la empresa argentina ARTILES se pueden ver cómo son las versiones más actuales de este método.

Las fotos son de Flickr, del usuario zement, el esquema está tomado de la página web belga de Franki Geotechnics.

Patología de edificación en Manila

A lo largo de la vida útil de una edificación es más que probable que, cierto día, alguien decida excavar junto a su cimentación. Pueden ser desde simples zanjas o canalizaciones hasta profundos edificios medianeros… pero sea lo que sea y cómo sea, es algo que se debe tener en cuenta SIEMPRE.

Por desgracia, aunque las hipótesis estructurales incluyen este tipo de situaciones en los coeficientes de seguridad parciales (es decir, no tener en cuenta un efecto favorable que no sea permanente), en geotecnia no es tan habitual hacerlo.

Fecha: 24 de julio de 2004
Lugar: Barrio de Divisoria, en el distrito de Tondo, Manila, Filipinas,

Si una excavación junto a la cimentación crea grietas, fisuras y pequeños movimientos en un edificio de sólo cinco años de antigüedad, es evidente que algo está fallando, o la cimentación del edificio no era la más adecuada o algo no se tuvo en cuenta al hacer los cálculos, la cuestión es que algo falla, y eso siempre es peligroso.

Por eso, cuando unos días después el guardia de seguridad del banco de la planta baja avisó, sobre las 13:00 horas, de que estaba escuchando «golpes bajo el suelo», ya todos sabían lo que debían hacer. Los propios empleados sacaron el dinero, se evacuaron los pisos residenciales superiores, se cortó el suministro de agua, luz y gas y se acordonó la zona.

A las 16:30, las nueve plantas del edificio se desplomaron, como se puede ver.

Por suerte, no hubo heridos de importancia.

En este segundo vídeo se aprecia bastante mejor el vuelco, hacia la parte de atrás, y el daño producido en el edificio de enfrente. También se pueden ver las obras que estaban realizando en las proximidades.

Saneo de taludes en roca, el método noruego

La estabilidad de los taludes en roca depende de muchos parámetros y, aún así, por muy estable que sea el talud, siempre existe el riesgo de que algún bloque decida comportarse de forma «independiente» del conjunto.

Cuando se detecta uno de estos bloques «potencialmente inestables», se deben estudiar muy bien todas las opciones, vigilarlo para controlar si se mueve o no, sujetarlo con cables, anclarlo con bulones o vigas, o llegado el caso, sanearlo, es decir, provocar su caída y eliminar riesgos.

Como bien saben los encargados de mantenimiento de carreteras en zonas de montaña, con frecuencia el problema no es el bloque, sino el propio acceso al talud, como parece que ocurre en este caso, en Noruega, en el que se tiene que sanear un «pequeño» bloque inestable y no tienen más remedio que usar una bola de demolición desde un helicóptero… vamos, lo normal.

Visto en fogonazos

La Clasificación Geomecánica de Protodyakonov

Muy utilizada en los antiguos «países del este», la clasificación geomecánica de Protodyakonov, de principios del siglo XX (años 30), permite calcular la carga que ejerce el terreno sobre el sostenimiento del túnel en función de dos factores, únicamente:

La anchura del túnel (B)
El coeficiente de resistencia (f)

Este coeficiente depende de la resistencia a compresión simple (RCS), el ángulo de rozamiento interno (φ) y la cohesión (c) del terreno, de forma que para rocas, «f» vale una décima parte de la resistencia a compresión simple (en MPa), mientras que para suelos se toma f = tg φ + c/RCS

El planteamiento teórico del método es muy similar al utilizado posteriormente en la clasificación geomecánica de Terzaghi, aunque Protodyakonov simplifica mucho las expresiones al considerar que las cargas de compresión creadas por el terreno se distribuyen de forma parabólica (como antifunicular de las cargas, evidentemente).

Prodyakonov, geotecnia, mecánica de suelos, soil mechanics

A grandes rasgos, lo que hace es:

Considerar un arco parabólico triarticulado trabajando a compresión.
Plantear el equilibrio de fuerzas, compensando las cargas verticales y horizontales mediante el factor «f» (a modo de coeficiente de rozamiento).
Buscar la mayor altura estable «h» que puede desarrollar el terreno, obteniendo así la igualdad h = B/2f

Una vez conocida esa altura «auto-estable» (por llamarla de algún modo), tenemos delimitadas dos zonas con distinto comportamiento. Por encima de la parábola el terreno quedará sustentado por un «efecto arco» (también llamado «arqueo» o «efecto silo»), mientras que el terreno situado por debajo de la parábola cargará directamente sobre el sostenimiento.

Como se conoce la ecuación de esa parábola, se puede medir esta cantidad de terreno, obteniendo una carga total sobre el revestimiento de:

Q = (1/3) · γ · B²/f

O, en términos de tensión sobre la sección:

σ = (1/3) · γ · B/f

(siendo γ la densidad del material)

Es decir, valores muy similares a los que se obtienen aplicando el método de Terzaghi.

De forma aproximada, Protodyakonov dio los siguientes valores para el coeficiente de resistencia «f»:

La experiencia en los países soviéticos muestra que este método funciona más o menos bien para profundidades comprendidas entre B/(2·tg φ) y B/tg φ

Si alguien quiere ampliar la información le recomiendo consultar el enciclopédico «The Art of Tunnelling» de Karoly Szechy o, ya en español, el tomo II del «Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres» de Alfonso Rico y Hermilo del Castillo (del que he tomado el esquema), en el que este método aparece muy bien explicado y comentado (parte del capítulo está disponible en Google Books).